[发明专利]一种多相变换器的并联均流电路

说明书

本发明涉及一种多相变换器的并联均流电路，包括N个桥臂、N个连接电感Ls，N个谐振电容Cp和N个谐振电感Lp；N个桥臂相互并联且每个桥臂上均串联一个连接电感Ls，每个桥臂上均连接一个谐振电容Cp和一个谐振电感Lp，且各个桥臂上连接的谐振电容Cp和谐振电感Lp相并联；并联均流电路的输入端外接桥臂中点电压，输出端为N个谐振电容或者N个谐振电感的公共点，连接等效负载；N个谐振电感与N个谐振电容构成并联谐振网络。由于并联谐振理论上阻抗无穷大的特性，任意两相之间的差模回路阻抗得到了极大的增强，从而抑制差模回路的电流，实现多相变换器的自均流。本发明利用并联谐振，极大地增大了任意两相之间的差模回路阻抗，提高了并联均流的性能。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种多相变换器的并联均流电路。

背景技术

逆变器实现直流到交流的变换，在生活中有诸多的应用场合，包括：无线电能传输、感应加热、谐振变换器和光伏并网等。受限于半导体器件的电流等级，单个器件构成的逆变器的输出功率等级有限。在大功率场合，如电动汽车和电动船舰的大功率充电系统，需要输出大电流，因此需要研究电力电子变换器的并联技术。

电力电子变换器的并联，包括器件并联、桥臂并联和变换器并联，如图1所示。器件并联，需要保持器件的各项参数一致，否则各个器件流通的电流不同，输出功率受限于流通最大电流的器件，极大地降低了并联效果。在实际应用中，由于工艺水平有限，即使是同一批次的器件，参数也会在一定范围内波动，参数一致性较难获得。而变换器并联，则需要用到多个变换器，意味着需要多个直流电源，在实际中较少用到。

应用最为广泛的并联技术是多相变换器的桥臂并联。通过并联多个桥臂，可以极大地提高变换器的输出功率。而目前变换器的桥臂并联方案，主要采用反向耦合电感来平衡相邻两相之间的电流，如图2所示。

假设LN1＝···＝LN(2N-1)＝LN(2N)＝LN0，且该反向耦合电感的耦合系数为kN0。对于差模电压，其等效电路如图3所示。

对于相邻的两相，其差模回路阻抗为

Z_DM2-adj＝j(4+2k_N0)ωL_N0

对于非相邻的两相，其差模回路阻抗为

Z_DM2-nad＝j4ωL_N0

该方案的差模回路阻抗跟耦合电感的感抗处于相同的数量级。该方案存在的问题有：(1)需要额外的又笨重又昂贵的耦合电感，当并联数为N时，需要2N个反向并联的耦合电感，极大地增大了系统的体积、重量和成本；(2)为了实现较好的均流效果，需要增大耦合电感的感值，这在增大系统的体积、重量和成本的同时，也带来了额外的损耗；(3)串入桥臂输出侧的反向耦合电感，引入了额外的阻抗，改变了系统的工作点。(4)非相邻的两相之间的均流效果弱于相邻的两相。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多相变换器的并联均流电路，利用并联谐振，极大地增大了任意两相之间的差模回路阻抗，减小差模电流，从而提高了并联均流的性能。